JP4995428B2 - Titanium oxide coating formation method - Google Patents

Titanium oxide coating formation method Download PDF

Info

Publication number
JP4995428B2
JP4995428B2 JP2005065554A JP2005065554A JP4995428B2 JP 4995428 B2 JP4995428 B2 JP 4995428B2 JP 2005065554 A JP2005065554 A JP 2005065554A JP 2005065554 A JP2005065554 A JP 2005065554A JP 4995428 B2 JP4995428 B2 JP 4995428B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coating film
coating
titanium oxide
coating agent
binder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005065554A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005290369A (en
Inventor
洋 上塚
哲也 志知
航志 大鹿
昭 藤嶋
克彦 高木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central Japan Railway Co
Original Assignee
Central Japan Railway Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central Japan Railway Co filed Critical Central Japan Railway Co
Priority to JP2005065554A priority Critical patent/JP4995428B2/en
Priority to TW094130862A priority patent/TW200631899A/en
Priority to KR1020077020667A priority patent/KR101176247B1/en
Priority to US11/885,918 priority patent/US8048511B2/en
Priority to PCT/JP2005/016644 priority patent/WO2006095464A1/en
Priority to CN200580049025XA priority patent/CN101137731B/en
Priority to EP05782354A priority patent/EP1860166A4/en
Publication of JP2005290369A publication Critical patent/JP2005290369A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4995428B2 publication Critical patent/JP4995428B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、例えば、ガラス、プラスチック、金属、セラミックス等から成る部材の平滑な表面に強固な密着性と高い硬度、および高い平滑性をもって酸化チタン光触媒の被膜を形成することができる塗膜形成方法に関するものである。   The present invention provides a coating film forming method capable of forming a titanium oxide photocatalyst film on a smooth surface of a member made of, for example, glass, plastic, metal, ceramics or the like with strong adhesion, high hardness, and high smoothness. It is about.

光触媒活性を有する酸化チタンは太陽光や紫外線の照射によって防汚、抗菌、消臭ができる材料であるため、幅広い分野で利用されている。光触媒酸化チタンは、通常、数nm〜数十nm程度の微粒子を持つ球状の微粒子であり、塗膜として用いる場合は、図3に示すように、基材P1の上に、バインダーと呼ばれる適当な固定化剤P3を用いて球状の酸化チタン微粒子P5を固定することで、塗装材料として用いられる。バインダーは、塗装される基材の種類によって選択され、シリカやケイ酸塩などの無機系バインダー、あるいはシリコーン樹脂やフッ素樹脂などの酸化チタンの光触媒反応に侵されにくい有機系バインダーが利用されている。また、Ti(OC374などのチタンテトラアルコキシドやAl(OC373などのアルミニウムアルコキシドを加水分解して得られる酸化チタンゾルをコーティング剤として用いる方法も知られている。 Titanium oxide having photocatalytic activity is a material that can be antifouling, antibacterial, and deodorized by irradiation with sunlight and ultraviolet rays, and is therefore used in a wide range of fields. The photocatalytic titanium oxide is usually spherical fine particles having fine particles of about several nm to several tens of nm, and when used as a coating film, as shown in FIG. 3, an appropriate material called a binder is formed on the substrate P1. By fixing the spherical titanium oxide fine particles P5 using the fixing agent P3, it is used as a coating material. The binder is selected depending on the type of substrate to be coated, and an inorganic binder such as silica or silicate, or an organic binder that is not easily affected by the photocatalytic reaction of titanium oxide such as silicone resin or fluororesin is used. . Also known is a method using a titanium oxide sol obtained by hydrolyzing a titanium tetraalkoxide such as Ti (OC 3 H 7 ) 4 or an aluminum alkoxide such as Al (OC 3 H 7 ) 3 as a coating agent.

また、酸化チタンは、シート状の酸化チタン微粒子(酸化チタンナノシート)が分散したゾル溶液の形態でも用いられる。このゾル溶液は、層状構造を有するチタン酸化合物を酸処理し、続いてアンモニウム化合物またはアミン化合物の水溶液中で処理することによって得られる(特許文献1〜5)。この酸化チタンナノシートを用いたコーティング方法としては、カチオン性ポリマーとナノシートの溶液に基板を交互に浸漬して積層させた超薄膜(特許文献6〜9)と、それを加熱処理して得られるアナターゼ型、もしくは、ルチル型酸化チタン被膜(特許文献6、10)、あるいはラングミュアーブロジェット法(LB法)によって積層する製膜方法(特許文献11)などが知られている。
特許第2671949号公報 特許第2824506号公報 特許第2958440号公報 特許第2979132号公報 特許第3232306号公報 特許第3505574号公報 特許第3513589号公報 特開2004−130429号公報 特開2004−25568号公報 特開2004−238226号公報 特開2003−321222号公報
Titanium oxide is also used in the form of a sol solution in which sheet-like titanium oxide fine particles (titanium oxide nanosheets) are dispersed. This sol solution is obtained by acid-treating a titanic acid compound having a layered structure, followed by treatment in an aqueous solution of an ammonium compound or an amine compound (Patent Documents 1 to 5). As a coating method using the titanium oxide nanosheet, an ultrathin film (Patent Documents 6 to 9) obtained by alternately immersing and laminating a substrate in a solution of a cationic polymer and a nanosheet, and anatase obtained by heat treatment thereof are used. Known is a type or rutile-type titanium oxide coating (Patent Documents 6 and 10), or a film forming method (Patent Document 11) that is laminated by the Langmuir Blodget method (LB method).
Japanese Patent No. 2671949 Japanese Patent No. 2824506 Japanese Patent No. 2958440 Japanese Patent No. 2979132 Japanese Patent No. 3232306 Japanese Patent No. 3505574 Japanese Patent No. 3513589 JP 2004-130429 A JP 2004-25568 A JP 2004-238226 A JP 2003-321222 A

しかしながら、球状の酸化チタン微粒子をバインダーで固定した塗膜では、バインダーの化学的安定性や砂塵などによる物理的刺激に対する安定性(硬度)が低いこと、及び基材の色や質感、透明性を損なわない超薄膜の形成が困難であること等の問題があった。   However, the coating film in which spherical titanium oxide fine particles are fixed with a binder has low chemical stability of the binder and low stability (hardness) against physical irritation due to dust, etc., and the color, texture and transparency of the substrate. There were problems such as difficulty in forming an ultrathin film that was not impaired.

また、酸化チタンナノシートが分散されたゾル溶液を用いたコーティング方法は、比較的小面積の基板にのみ適用が可能な方法であるため、工業製品への広範囲な応用は困難であるという問題があった。   In addition, the coating method using a sol solution in which titanium oxide nanosheets are dispersed is a method that can be applied only to a substrate having a relatively small area, and thus has a problem that it is difficult to apply to a wide range of industrial products. It was.

また、球状の酸化チタン微粒子を用いた塗膜は、図3に示すように、その形状が原因で、表面凹凸が基材表面よりも荒くなり、汚れ物質P7が基材そのものの場合よりも吸着しやすくなってしまうという問題があった。   Further, as shown in FIG. 3, the coating film using spherical titanium oxide fine particles has a rough surface as compared with the substrate surface due to its shape, and the dirt substance P7 is adsorbed more than the substrate itself. There was a problem that it was easy to do.

従って、従来は、防汚性、塗膜硬度、超親水性、分解性能すべてを同時に満たすような光触媒薄膜、及びそのような薄膜を作成できる光触媒コーティング剤は存在しなかった。
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、簡便に広い面積にわたって塗膜を形成することができ、化学的安定性や物理的安定性に優れ、平滑な塗膜を形成することができ、親水性や分解性に優れ、超薄膜の形成が可能な塗膜、塗膜の形成方法、ガラス製品、金属製品、セラミックス製品、及び耐熱性高分子製品を提供することを目的とする。
Therefore, conventionally, there has been no photocatalytic thin film that simultaneously satisfies all of the antifouling properties, coating film hardness, super hydrophilicity, and decomposition performance, and a photocatalytic coating agent that can form such a thin film.
The present invention has been made in view of the above points, and can easily form a coating film over a wide area, and can form a smooth coating film with excellent chemical stability and physical stability. An object of the present invention is to provide a coating film, a coating film forming method, a glass product, a metal product, a ceramic product, and a heat-resistant polymer product that are excellent in hydrophilicity and decomposability and capable of forming an ultrathin film.

(1)請求項1記載の発明は、
鱗片状の酸化チタン微粒子と、テトラエトキシシランから成るバインダーとを含み、前記鱗片状の酸化チタン微粒子と前記バインダーとの合計重量に対する前記バインダーの重量比が2.5〜10wt%であるコーティング剤を塗布する塗布工程と、塗布された前記コーティング剤を、300〜600℃の温度で加熱して乾燥させる乾燥工程と、を有することを特徴とする塗膜の形成方法を要旨とする。
本発明において、鱗片状の酸化チタン微粒子(チタニアナノシート)は、層状のチタン酸塩が単層まで剥離したシート状の粒子であり、厚さは僅か1nm足らずの高いアスペクト比を持っている。本発明のコーティング剤は、このようなシート状の酸化チタンを、例えば、テトラアルコキシシランの加水分解によって調製されるシリカゾル混合することにより製造することができる。
(1) The invention described in claim 1
A coating agent comprising scaly titanium oxide fine particles and a binder comprising tetraethoxysilane , wherein a weight ratio of the binder to a total weight of the scaly titanium oxide fine particles and the binder is 2.5 to 10 wt%. The gist of the present invention is a coating film forming method comprising: an applying step of applying, and a drying step of heating and drying the applied coating agent at a temperature of 300 to 600 ° C.
In the present invention, scaly titanium oxide fine particles (titania nanosheets) are sheet-like particles from which a layered titanate has been peeled up to a single layer, and have a high aspect ratio of only 1 nm. The coating agent of the present invention, a titanium oxide such sheet, for example, can be produced by mixing the silica sol prepared by hydrolysis of tetraalkoxysilane.

本発明で得られた塗膜は、図1に示すように、塗膜1の中で、鱗片状の酸化チタン微粒子5が一定の配向性をもって積層した微細構造を有し、平滑性が高い。そのため、高い平滑性と密着性を持つ塗膜を形成できる。そして、塗膜の平滑性が高いことにより、塗膜の表面積が小さくなり、塗膜への汚染物質の付着量が少なくなる。そして、たとえ汚れが塗膜の表面に付着しても酸化チタンの光触媒活性および超親水性により汚れの分解・除去が可能である。更に、塗膜硬度も高い。   As shown in FIG. 1, the coating film obtained by the present invention has a fine structure in which scaly titanium oxide fine particles 5 are laminated with a certain orientation in the coating film 1, and has high smoothness. Therefore, a coating film having high smoothness and adhesion can be formed. And since the smoothness of a coating film is high, the surface area of a coating film becomes small and the adhesion amount of the contaminant to a coating film decreases. Even if dirt adheres to the surface of the coating film, the dirt can be decomposed and removed by the photocatalytic activity and super hydrophilicity of titanium oxide. Furthermore, the coating film hardness is also high.

また、本発明で得られた塗膜は、鱗片状の酸化チタン微粒子が一定の配向性をもって積層した微細構造を有しているので、球状の酸化チタン微粒子が分散した構造に比べて、塗膜を超薄膜化することが可能である。   In addition, since the coating film obtained in the present invention has a fine structure in which scaly titanium oxide fine particles are laminated with a certain orientation, the coating film is compared with a structure in which spherical titanium oxide fine particles are dispersed. Can be made into an ultrathin film.

更に、本発明では、酸化チタンが薄く広げられたシート状(鱗片状)であるので、酸化チタンの単位体積あたりの表面積が大きい。そのため、本発明で得られた塗膜では、基材(コーティング剤を塗布する対象)と酸化チタンとの接触面積が大きく、塗膜の密着性が高い。   Furthermore, in the present invention, the surface area per unit volume of the titanium oxide is large because the titanium oxide is in the form of a thin sheet (scale-like). Therefore, in the coating film obtained by this invention, the contact area of a base material (object which apply | coats a coating agent) and titanium oxide is large, and the adhesiveness of a coating film is high.

また、本発明で用いられるコーティング剤は、スピンコート法などにより、簡便に広い面積にわたって塗膜を形成することができる。
また、本発明で得られた塗膜は、超親水性を示すので、その表面に水が付着しても水滴となりにくい。そのため、防曇性において優れている。
In addition, the coating agent used in the present invention can easily form a coating film over a wide area by spin coating or the like.
Moreover, since the coating film obtained by this invention shows super hydrophilicity, even if water adheres to the surface, it is hard to become a water droplet. Therefore, it is excellent in antifogging properties.

前記鱗片状の酸化チタン微粒子の大きさは0.1〜10μmの範囲が好適であり、その厚みは0.3〜3nmの範囲が好適であり、更に望ましくは0.5〜1nmの範囲が好適である。また、鱗片状の酸化チタン微粒子におけるアスペクト比は100〜5000の範囲が好適である。   The size of the scaly titanium oxide fine particles is preferably in the range of 0.1 to 10 μm, and the thickness is preferably in the range of 0.3 to 3 nm, and more preferably in the range of 0.5 to 1 nm. It is. The aspect ratio of the scale-like titanium oxide fine particles is preferably in the range of 100 to 5000.

コーティング剤に占める鱗片状の酸化チタン微粒子の割合は、0.025〜10重量%の範囲が好適である The ratio of the scale-like titanium oxide fine particles in the coating agent is preferably in the range of 0.025 to 10% by weight .

本発明で用いるコーティング剤は、テトラアルコキシシランから調製される酸化ケイ素のゾルを含有することにより、鱗片状の酸化チタン微粒子と基材との密着性を高めることができる。また、本発明では、樹脂バインダーを含有する場合に比べて、化学的安定性や物理的安定性において優れている。   The coating agent used by this invention can improve the adhesiveness of a scale-like titanium oxide microparticle and a base material by containing the sol of the silicon oxide prepared from tetraalkoxysilane. Moreover, in this invention, it is excellent in chemical stability and physical stability compared with the case where a resin binder is contained.

本発明で用いるコーティング剤は、樹脂バインダーを含むコーティング剤とは異なり、低温下でも、無機物質を主成分とする(あるいは無機物質の組成のみから成る)塗膜を形成することができる。そのため、熱に弱い樹脂等にも硬い塗膜を形成することができる。   Unlike the coating agent containing a resin binder, the coating agent used in the present invention can form a coating film containing an inorganic substance as a main component (or only composed of an inorganic substance) even at a low temperature. Therefore, a hard coating film can be formed even on a resin that is vulnerable to heat.

本発明で用いるコーティング剤において、コーティング剤全量に対する酸化ケイ素の重量比は、1〜50重量%の範囲が好適である。特に、5重量%以上であることにより、非常に硬い塗膜を形成することができる。また、50重量%以下であることにより光触媒活性と平滑性の点で有利である。   In the coating agent used in the present invention, the weight ratio of silicon oxide to the total amount of the coating agent is preferably in the range of 1 to 50% by weight. In particular, a very hard coating film can be formed by being 5 weight% or more. Moreover, it is advantageous at the point of photocatalytic activity and smoothness by being 50 weight% or less.

尚、本発明で用いるコーティング剤は、鱗片状のナノシートを用いることにより、球状の酸化チタン微粒子を用いる場合に比べて、酸化ケイ素バインダーの割合が少なくても硬い塗膜を形成することができる。つまり、従来のコーティング剤では、通常、バインダーを50重量%ほど配合していたが、本発明では、酸化ケイ素をバインダーとして用い、その配合量が5重量%もあれば、非常に硬い塗膜を形成することができる In addition, the coating agent used by this invention can form a hard coating film by using a scale-like nanosheet even if there are few ratios of a silicon oxide binder compared with the case where spherical titanium oxide microparticles are used. In other words, the conventional coating agent usually contains about 50% by weight of the binder, but in the present invention, when silicon oxide is used as the binder and the amount is 5% by weight, a very hard coating film is formed. Can be formed .

本発明では、乾燥工程において加熱を行うことにより、乾燥に要する時間を短縮できる。また、形成される塗膜の硬度を向上させることができる。
加熱温度は、300〜600℃の範囲である。また、加熱時間は30秒〜2時間の範囲が好適である。
)請求項記載の発明は、
請求項1記載の塗膜の形成方法によって形成される塗膜を要旨とする。
In the present invention, the time required for drying can be shortened by heating in the drying step. Moreover, the hardness of the coating film formed can be improved.
The heating temperature is in the range of 300 to 600 ° C. The heating time is preferably in the range of 30 seconds to 2 hours.
( 2 ) The invention according to claim 2
The coating film formed by the method for forming a coating film according to claim 1 and subject matter.

本発明の塗膜では、酸化チタンが薄く広げられたシート状(鱗片状)であるので、酸化チタンの単位体積あたりの表面積が大きい。そのため、本発明の塗膜では、基材と酸化チタンとの接触面積が大きく、塗膜の密着性が高い。   In the coating film of the present invention, the surface area per unit volume of the titanium oxide is large because the titanium oxide is in the form of a thin sheet (scale-like). Therefore, in the coating film of this invention, the contact area of a base material and a titanium oxide is large, and the adhesiveness of a coating film is high.

また、本発明の塗膜は、超親水性を示すので、その表面に水が付着しても水滴となりにくい。そのため、防曇性において優れている。
)請求項記載の発明は、
前記鱗片状の酸化チタン微粒子が一定の配向性をもって積層した微細構造を有することを特徴とする請求項に記載の酸化チタン塗膜を要旨とする。
Moreover, since the coating film of this invention shows super hydrophilicity, even if water adheres to the surface, it is hard to become a water droplet. Therefore, it is excellent in antifogging properties.
( 3 ) The invention according to claim 3
The gist of the titanium oxide coating film according to claim 2 , wherein the scaly titanium oxide fine particles have a fine structure in which the fine particles are laminated with a certain orientation.

本発明の塗膜は、鱗片状の酸化チタン微粒子が一定の配向性をもって積層した微細構造を有し、平滑性が高い。そのため、汚れが付着しにくい防汚性を有しており、たとえ汚れが付着しても酸化チタンの光触媒活性および超親水性により分解・除去が可能である。更に、塗膜硬度も高い。   The coating film of the present invention has a fine structure in which scaly titanium oxide fine particles are laminated with a certain orientation and has high smoothness. Therefore, it has antifouling properties that prevent dirt from adhering, and even if dirt adheres, it can be decomposed and removed by the photocatalytic activity and superhydrophilicity of titanium oxide. Furthermore, the coating film hardness is also high.

また、本発明の塗膜は、上記の微細構造を有しているので、球状の酸化チタン微粒子が分散した構造に比べて、膜厚を超薄膜化することが可能である。
)請求項記載の発明は、
ガラスから成る基材と、当該基材の表面に形成された請求項又は記載の塗膜とを有するガラス製品を要旨とする。
Moreover, since the coating film of this invention has said fine structure, compared with the structure where the spherical titanium oxide microparticles | fine-particles were disperse | distributed, it is possible to make an ultra-thin film thickness.
( 4 ) The invention according to claim 4
The gist is a glass product having a base material made of glass and the coating film according to claim 2 or 3 formed on the surface of the base material.

本発明のガラス製品は、請求項又は記載の塗膜を備えることにより、平滑性、防汚性が高い。また、たとえ汚れが付着しても酸化チタンの光触媒活性および超親水性により分解・除去が可能である。また、塗膜と基材との密着性が高い。更に、塗膜が超親水性を示すので、その表面に水が付着しても水滴となりにくく、防曇性において優れている。 The glass product of the present invention has high smoothness and antifouling properties by including the coating film according to claim 2 or 3 . Even if dirt is attached, it can be decomposed and removed by the photocatalytic activity and super hydrophilicity of titanium oxide. Moreover, the adhesiveness of a coating film and a base material is high. Furthermore, since the coating film exhibits super hydrophilicity, even if water adheres to the surface, it is difficult to form water droplets and is excellent in antifogging properties.

ガラス製品の例としては、例えば、自動車用ガラス、鉄道車両用ガラス、建材用ガラス、光学ガラス、照明用ガラス、鏡面用ガラス、ショーケース、食品保存用ガラス容器、太陽電池カバーガラス、水槽用ガラス等が挙げられる。
)請求項記載の発明は、
金属から成る基材と、当該基材の表面に形成された請求項又は記載の塗膜とを有する金属製品を要旨とする。
Examples of glass products include, for example, glass for automobiles, glass for railway vehicles, glass for building materials, optical glass, glass for lighting, glass for mirror surfaces, showcases, glass containers for food preservation, solar cell cover glass, and aquarium glass. Etc.
( 5 ) The invention according to claim 5 is:
The gist of the present invention is a metal product having a base material made of metal and the coating film according to claim 2 or 3 formed on the surface of the base material.

本発明の金属製品は、請求項又は記載の塗膜を備えることにより、平滑性、防汚性が高い。また、たとえ汚れが付着しても酸化チタンの光触媒活性および超親水性により分解・除去が可能である。また、塗膜と基材との密着性が高い。更に、塗膜が超親水性を示すので、その表面に水が付着しても水滴となりにくく、防曇性において優れている。 The metal product of the present invention has high smoothness and antifouling properties by including the coating film according to claim 2 or 3 . Even if dirt is attached, it can be decomposed and removed by the photocatalytic activity and super hydrophilicity of titanium oxide. Moreover, the adhesiveness of a coating film and a base material is high. Furthermore, since the coating film exhibits super hydrophilicity, even if water adheres to the surface, it is difficult to form water droplets and is excellent in antifogging properties.

金属製品の例としては、例えば、門扉、鉄柵、鉄道車両無塗装外板、航空機外板、アルミホイール、アルミ建材、ステンレス建材等が挙げられる。
)請求項の発明は、
セラミックスから成る基材と、当該基材の表面に形成された請求項又は記載の塗膜とを有するセラミックス製品を要旨とする。
Examples of metal products include gates, iron fences, railcar unpainted skins, aircraft skins, aluminum wheels, aluminum building materials, and stainless steel building materials.
( 6 ) The invention of claim 6
The gist of the present invention is a ceramic product having a base material made of ceramics and the coating film according to claim 2 or 3 formed on the surface of the base material.

本発明のセラミックス製品は、請求項又は記載の塗膜を備えることにより、平滑性、防汚性が高い。また、たとえ汚れが付着しても酸化チタンの光触媒活性および超親水性により分解・除去が可能である。また、塗膜と基材との密着性が高い。更に、塗膜が超親水性を示すので、その表面に水が付着しても水滴となりにくく、防曇性において優れている。 The ceramic product of the present invention has high smoothness and antifouling properties by including the coating film according to claim 2 or 3 . Even if dirt is attached, it can be decomposed and removed by the photocatalytic activity and super hydrophilicity of titanium oxide. Moreover, the adhesiveness of a coating film and a base material is high. Furthermore, since the coating film exhibits super hydrophilicity, even if water adheres to the surface, it is difficult to form water droplets and is excellent in antifogging properties.

セラミックス製品の例としては、例えば、碍子、タイル、食器、衛生用品、瓦等が挙げられる。
またセラミックスとしては、例えば、半導体がある。半導体からなる基材の例としては、例えば、真性半導体であるシリコン、ゲルマニウムやそれらに不純物を混入させた、P型、N型半導体等が挙げられる。半導体製品の例としては、例えば、レーザー、温度センサー、光センサー等が挙げられる。
Examples of ceramic products include insulators, tiles, tableware, sanitary goods, tiles, and the like.
As ceramics, for example, there is a semiconductor. Examples of the substrate made of a semiconductor include, for example, intrinsic semiconductors such as silicon and germanium, and P-type and N-type semiconductors in which impurities are mixed. Examples of semiconductor products include lasers, temperature sensors, optical sensors, and the like.

またセラミックスとしては、例えば、炭素材料がある。炭素材料からなる基材の例としては、例えば、炭素繊維、黒鉛、ダイヤモンド等が挙げられる。炭素材料製品の例としては、例えば、活性炭、電波吸収パネル・コンクリート補強用炭素繊維シート、耐熱性窓材、放熱板、電極等が挙げられる。   Examples of ceramics include carbon materials. Examples of the substrate made of a carbon material include, for example, carbon fiber, graphite, diamond and the like. Examples of carbon material products include activated carbon, radio wave absorption panels, carbon fiber sheets for reinforcing concrete, heat resistant window materials, heat sinks, electrodes, and the like.

またセラミックスとしては、例えば、窒化物がある。窒化物からなる基材の例としては、例えば、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化チタン、窒化ホウ素等が挙げられる。窒化物製品の例としては、例えば、耐熱性コーティング、レーザー、自動車用エンジン、切削工具等が挙げられる。   Examples of ceramics include nitride. Examples of the base material made of nitride include aluminum nitride, silicon nitride, titanium nitride, boron nitride, and the like. Examples of nitride products include heat resistant coatings, lasers, automotive engines, cutting tools and the like.

またセラミックスとしては、例えば、炭化物がある。炭化物からなる基材の例としては、例えば、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化タングステン、炭化ホウ素、炭化ジルコニウム等が挙げられる。炭化物製品の例としては、例えば、耐熱性コーティング、金型、切削工具、保温材、中性子吸収材等が挙げられる。
)請求項の発明は、
耐熱性高分子材料から成る基材と、当該基材の表面に形成された請求項又は記載の塗膜とを有する耐熱性高分子製品(耐熱性プラスチック製品)を要旨とする。
Examples of ceramics include carbide. Examples of the substrate made of carbide include silicon carbide, titanium carbide, tungsten carbide, boron carbide, zirconium carbide and the like. Examples of carbide products include heat resistant coatings, molds, cutting tools, heat insulating materials, neutron absorbers and the like.
( 7 ) The invention of claim 7
The gist is a heat-resistant polymer product (heat-resistant plastic product) having a base material made of a heat-resistant polymer material and the coating film according to claim 2 or 3 formed on the surface of the base material.

本発明の耐熱性プラスチック製品は、請求項又は記載の塗膜を備えることにより、平滑性、防汚性が高い。また、たとえ汚れが付着しても酸化チタンの光触媒活性および超親水性により分解・除去が可能である。また、塗膜と基材との密着性が高い。更に、塗膜が超親水性を示すので、その表面に水が付着しても水滴となりにくく、防曇性において優れている。 The heat-resistant plastic product of the present invention has high smoothness and antifouling properties by including the coating film according to claim 2 or 3 . Even if dirt is attached, it can be decomposed and removed by the photocatalytic activity and super hydrophilicity of titanium oxide. Moreover, the adhesiveness of a coating film and a base material is high. Furthermore, since the coating film exhibits super hydrophilicity, even if water adheres to the surface, it is difficult to form water droplets and is excellent in antifogging properties.

耐熱性プラスチック製品の例としては、例えば、自動車部品用プラスチック、加熱調理器具用樹脂部品、高出力モーター用カバー、絶縁用樹脂部品等が挙げられる。また、基材を構成する耐熱性高分子材料としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド、珪素系高分子、フェノール樹脂等が挙げられる。   Examples of heat-resistant plastic products include plastics for automobile parts, resin parts for cooking utensils, high-power motor covers, insulating resin parts, and the like. Moreover, as a heat resistant high molecular material which comprises a base material, an epoxy resin, a polyimide, a silicon type polymer, a phenol resin etc. are mentioned, for example.

本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to examples.

a)まず、チタニアナノシート(鱗片状の酸化チタン微粒子)を含むコーティング剤の製造方法を説明する。
炭酸セシウム、酸化チタンをモル比1:5.3の割合で混合し、800℃,20時間の焼成を2回行った。生成したチタン酸セシウムを希塩酸中での撹拌、ろ過、乾燥の一連の処理を4回繰り返し、セシウムイオンを水素イオンに置き換えた層状チタン酸を得た。テトラブチルアンモニウム塩酸塩水溶液を加え、14日間撹拌してチタニアナノシートを調製した。
a) First, a method for producing a coating agent containing titania nanosheets (flaky titanium oxide fine particles) will be described.
Cesium carbonate and titanium oxide were mixed at a molar ratio of 1: 5.3, and calcination was performed twice at 800 ° C. for 20 hours. The produced cesium titanate was subjected to a series of treatments of stirring, filtration and drying in dilute hydrochloric acid four times to obtain layered titanic acid in which cesium ions were replaced with hydrogen ions. A tetrabutylammonium hydrochloride aqueous solution was added and stirred for 14 days to prepare titania nanosheets.

次に、4重量%のチタニアナノシート溶液1gをエタノール2gに分散してチタニアナノシートのエタノール溶液を調製し、これをコーティング剤Aとした。
そして、テトラエトキシシランを加水分解して調製された酸化ケイ素のゾル溶液を、上記のコーティング剤Aに分散させ、コーティング剤Bを製造した。尚、酸化ケイ素のゾル溶液において、酸化ケイ素の濃度は0.4重量%である。また、酸化ケイ素のゾル溶液と、コーティング剤Aとの混合比は1:3である。このような配合により、コーティング剤Bにおいて、SiとTiとの比率は、1:9となる。
Next, 1 g of a 4% by weight titania nanosheet solution was dispersed in 2 g of ethanol to prepare an ethanol solution of titania nanosheet.
And the sol solution of the silicon oxide prepared by hydrolyzing tetraethoxysilane was disperse | distributed to said coating agent A, and the coating agent B was manufactured. In the silicon oxide sol solution, the concentration of silicon oxide is 0.4% by weight. The mixing ratio of the silicon oxide sol solution to the coating agent A is 1: 3. By such blending, in the coating agent B, the ratio of Si and Ti is 1: 9.

酸化ケイ素のゾル溶液の代わりに酸化チタンのゾル溶液を用いる場合、テトラエトキシシランの代わりに、チタンテトライソプロポキシドを用いることができる。また、酸化ケイ素のゾル溶液の代わりに酸化アルミニウムのゾル溶液を用いる場合、テトラエトキシシランの代わりに、アルミニウムイソプロポキシドを用いることができる。
(比較例1)
比較例1として、市販の球状酸化チタンを含むコーティング剤(日本曹達社製、商品名ビストレイター NRC−300L)をコーティング剤Cとして用いた。
When a titanium oxide sol solution is used instead of the silicon oxide sol solution, titanium tetraisopropoxide can be used instead of tetraethoxysilane. When an aluminum oxide sol solution is used instead of the silicon oxide sol solution, aluminum isopropoxide can be used instead of tetraethoxysilane.
(Comparative Example 1)
As Comparative Example 1, a commercially available coating agent containing spherical titanium oxide (manufactured by Nippon Soda Co., Ltd., trade name Vistrator NRC-300L) was used as the coating agent C.

b)次に、実施例1のコーティング剤をガラス基板(基材)の表面に塗布して塗膜を形成する方法を説明する。
前記a)で製造した本実施例1のコーティング剤Aを用い、ガラス基板上にスピンコート法によってコーティングを行った。このコーティング膜を十分に乾燥させた後、ヒートガンを用いて400℃の条件で1分間加熱し、ガラス基板への定着を行った。塗膜の生成は可視紫外分光光度計による吸収スペクトル、および目視によって確認した。スピンコートと乾燥・加熱を数回繰り返すことにより、より厚い透明薄膜の形成を実施した。また、コーティング剤B、比較例1のコーティング剤Cを用いて、ガラス基板上に同様に塗膜を形成した。
b) Next, a method for forming a coating film by applying the coating agent of Example 1 to the surface of a glass substrate (base material) will be described.
Using the coating agent A of Example 1 produced in a), coating was performed on a glass substrate by a spin coating method. After sufficiently drying this coating film, it was heated at 400 ° C. for 1 minute using a heat gun, and fixed to the glass substrate. Formation of the coating film was confirmed by an absorption spectrum by a visible ultraviolet spectrophotometer and by visual observation. A thicker transparent thin film was formed by repeating spin coating and drying / heating several times. Moreover, the coating film was similarly formed on the glass substrate using the coating agent B and the coating agent C of the comparative example 1.

上記の塗布により、ガラスから成る基材の表面に塗膜を備えたガラス製品を製造した。尚、ガラス基板の代わりに金属基板又はセラミックス基板を用いてもよい。金属基板を用いる場合は、金属から成る基材の表面に塗膜を備えた金属製品を製造することになる。セラミックス基板を用いる場合は、セラミックスから成る基材の表面に塗膜を備えたセラミックス製品を製造することになる。   By the above application, a glass product having a coating film on the surface of a substrate made of glass was produced. A metal substrate or a ceramic substrate may be used instead of the glass substrate. When a metal substrate is used, a metal product having a coating film on the surface of a base material made of metal is manufactured. When a ceramic substrate is used, a ceramic product having a coating film on the surface of a base material made of ceramics is manufactured.

c)次に、本実施例1のコーティング剤、塗膜、及び塗膜の形成方法が奏する効果を説明する。
i)本実施例1のコーティング剤A、Bは、スピンコート法などにより、簡便に広い面積にわたって塗膜を形成することができる。
c) Next, the effects of the coating agent, the coating film, and the coating film forming method of Example 1 will be described.
i) Coating agents A and B of Example 1 can easily form a coating over a wide area by spin coating or the like.

ii)本実施例1のコーティング剤A、Bは、樹脂バインダーを含有する必要がないので、化学的安定性や物理的安定性において優れている。
iii) 図1に示すように、本実施例1のコーティング剤Bを用いて形成した塗膜1は、基板3の表面において、鱗片状の酸化チタン微粒子5が、バインダー7の中で一定の配向性をもって積層した微細構造を有し、平滑性が高い。そのため、塗膜を超薄膜化することが可能である。
ii) Since the coating agents A and B of Example 1 do not need to contain a resin binder, they are excellent in chemical stability and physical stability.
iii) As shown in FIG. 1, the coating film 1 formed by using the coating agent B of Example 1 is such that the scaly titanium oxide fine particles 5 are in a certain orientation in the binder 7 on the surface of the substrate 3. It has a fine structure laminated with good properties and high smoothness. Therefore, it is possible to make the coating film ultra thin.

iv)本実施例1のコーティング剤A、Bを用いて形成した塗膜は、平滑性が高いので、汚染物質が付着しにくい。つまり、防汚性が高い。
v)本実施例1のコーティング剤A、Bを用いて形成した塗膜は、酸化チタンを含むことで光触媒活性を奏するので、付着した汚染物質を分解除去することができ、抗菌性を有する。つまり、本実施例1で形成する塗膜はセルフクリーニング性が高い。また、該塗膜は超親水性を有するので、一層セルフクリーニング性が高い。
iv) Since the coating film formed using the coating agents A and B of Example 1 has high smoothness, contaminants hardly adhere to it. That is, the antifouling property is high.
v) Since the coating film formed by using the coating agents A and B of Example 1 exhibits photocatalytic activity when it contains titanium oxide, it can decompose and remove attached contaminants and has antibacterial properties. That is, the coating film formed in Example 1 has high self-cleaning properties. Moreover, since this coating film has super hydrophilicity, self-cleaning property is still higher.

vi)本実施例1のコーティング剤A、Bを用いて形成した塗膜は、超親水性を示すので、その表面に水が付着しても水滴となりにくい。そのため、防曇性において優れている。
vii)本実施例1のコーティング剤A、Bを用いて形成した塗膜では、図1に示すように、酸化チタンの形状が鱗状であるため、酸化チタンと基材との接触面積が大きく、酸化チタンと基材との密着性が高い。その結果として、塗膜と基材との密着性が高くなり、塗膜硬度も高い。
vi) Since the coating film formed by using the coating agents A and B of Example 1 exhibits super hydrophilicity, even if water adheres to the surface, it is difficult to form water droplets. Therefore, it is excellent in antifogging properties.
vii) In the coating film formed using the coating agents A and B of Example 1, as shown in FIG. 1, since the shape of the titanium oxide is scaly, the contact area between the titanium oxide and the substrate is large. High adhesion between titanium oxide and substrate. As a result, the adhesion between the coating film and the substrate is increased, and the coating film hardness is also high.

viii)本実施例1のコーティング剤Bは、バインダーとして酸化ケイ素ゾルを含んでいる。そのため、低温下でも塗膜を形成することができ、熱に弱い樹脂等にも塗膜を形成することができる。   viii) The coating agent B of Example 1 contains a silicon oxide sol as a binder. Therefore, a coating film can be formed even at a low temperature, and a coating film can be formed on a heat-sensitive resin or the like.

d)次に、本実施例1のコーティング剤、塗膜、及び塗膜の形成方法の効果を確かめるために行った実験について説明する。
具体的にはまず、目視で確認できる塗膜を形成するためにスピンコート法により、前記(b)と同様に、コーティング剤をガラス基板上へ5回繰り返してコーティングした。次に、400℃のヒートガンを用いて塗膜を1分間加熱焼成し、酸化チタン膜が固定化されたサンプルを得た。このサンプルを用いて以下の実験を行った。
(i)防汚性及びセルフクリーニング性の評価
塗膜の防汚性についてはメチレンブルー(MB)の塗布によって確認した。メチレンブルー3水和物の0.01M水溶液を調製し、その水溶液を、前記(b)において本実施例1のコーティング剤Bを用いて形成した塗膜上へスピンコートにより塗布した。また、比較例1のコーティング剤Cを用いて形成した塗膜上へも、MBの水溶液を同様に塗布した。
d) Next, the experiment conducted in order to confirm the effect of the coating agent of this Example 1, a coating film, and the formation method of a coating film is demonstrated.
Specifically, first, in order to form a coating film that can be visually confirmed, the coating agent was repeatedly coated on the glass substrate 5 times by the spin coating method in the same manner as (b). Next, the coating film was heated and baked for 1 minute using a 400 ° C. heat gun to obtain a sample on which the titanium oxide film was fixed. The following experiment was performed using this sample.
(i) Evaluation of antifouling property and self-cleaning property The antifouling property of the coating film was confirmed by application of methylene blue (MB). A 0.01 M aqueous solution of methylene blue trihydrate was prepared, and the aqueous solution was applied by spin coating onto the coating film formed using the coating agent B of Example 1 in (b) above. Moreover, the aqueous solution of MB was similarly apply | coated on the coating film formed using the coating agent C of the comparative example 1. FIG.

そして、可視紫外分光光度計を用いて、塗膜上のMBの付着量を測定した。測定は、メチレンブル−水溶液の塗布前、塗布直後、高圧水銀灯による10分間の光照射後にそれぞれ行った。結果を図2に示す。   And the adhesion amount of MB on a coating film was measured using the visible ultraviolet spectrophotometer. The measurement was performed before application of the methylene blue-water solution, immediately after application, and after light irradiation for 10 minutes with a high-pressure mercury lamp. The results are shown in FIG.

図2にて、イのプロットは実施例1のコーティング剤Bを用いて形成した塗膜において、MBの水溶液を塗布する前のプロットである。
ロのプロットは、実施例1のコーティング剤Bを用いて形成した塗膜において、MBの水溶液を塗布した直後のプロットである。
In FIG. 2, the plot “a” is a plot before applying the aqueous solution of MB to the coating film formed using the coating agent B of Example 1.
The plot in (b) is a plot immediately after applying the aqueous solution of MB to the coating film formed using the coating agent B of Example 1.

ハのプロットは、実施例1のコーティング剤Bを用いて形成した塗膜において、MBの水溶液を塗布してから、高圧水銀灯による10分間の光照射後のプロットである。
ニのプロットは、比較例1のコーティング剤Cを用いて形成した塗膜において、MBの水溶液を塗布した直後のプロットである。
The plot of C is a plot after 10 minutes of light irradiation with a high-pressure mercury lamp after applying an aqueous solution of MB to the coating film formed using the coating agent B of Example 1.
The plot of D is a plot immediately after applying the aqueous solution of MB to the coating film formed using the coating agent C of Comparative Example 1.

この図2に示すように、ロのプロットは、ニのプロットに比べて、MBの吸収波長である600nm付近でのピークが遙かに小さい。つまり、本実施例1のコーティング剤Bを用いて形成した塗膜では、比較例1のコーティング剤Cを用いて形成した塗膜に比べて、MBの付着量が遙かに少ない。このことにより、コーティング剤Bを用いて形成した塗膜は防汚性が高いことが確認できた。   As shown in FIG. 2, in the plot of B, the peak in the vicinity of 600 nm, which is the absorption wavelength of MB, is much smaller than the plot of D. That is, in the coating film formed using the coating agent B of Example 1, the MB adhesion amount is much smaller than that of the coating film formed using the coating agent C of Comparative Example 1. This confirmed that the coating film formed using the coating agent B had high antifouling properties.

また、図2において、ハのプロットはイのプロットとほぼ一致している。つまり、本実施例1のコーティング剤Bを用いて形成した塗膜では、10分間の光照射により、MBの付着がほとんど検出できないまでに減少している。このことから、本実施例1のコーティング剤Bを用いて形成した塗膜は、高い光触媒活性を有し、セルフクリーニング性において優れていることが確認できた。   In FIG. 2, the plot of C is almost the same as the plot of A. That is, in the coating film formed using the coating agent B of Example 1, the adhesion of MB is reduced to almost no detection due to light irradiation for 10 minutes. From this, it was confirmed that the coating film formed using the coating agent B of Example 1 had high photocatalytic activity and was excellent in self-cleaning property.

(ii)塗膜硬度の評価
JISK5400における鉛筆引っ掻き試験の方法に準じて、塗膜硬度の評価を行った。具体的にはまず、スピンコート法により、前記(b)と同様に、コーティング剤をガラス基板上へ5回繰り返してコーティングすることで、目視で確認できる塗膜を形成した。次に、ヒートガンを用いて塗膜を約400℃まで加熱焼成し、酸化チタン膜が固定化されたサンプルを得た。コーティング直後の塗膜および焼成後の塗膜の硬度を、鉛筆引っ掻き試験機を用いて750gの荷重下で評価した。
(ii) Evaluation of coating film hardness The coating film hardness was evaluated according to the method of the pencil scratch test in JISK5400. Specifically, first, a coating film that can be visually confirmed was formed by coating a coating agent repeatedly on a glass substrate 5 times by spin coating as in the case of (b). Next, the coating film was heated and fired to about 400 ° C. using a heat gun to obtain a sample on which the titanium oxide film was fixed. The hardness of the coating film immediately after coating and the coating film after baking was evaluated using a pencil scratch tester under a load of 750 g.

試験に用いるコーティング剤としては、本実施例1にて調製したコーティング剤Aと、コーティング剤Bとをそれぞれ用いた。
コーティング剤Bを用い、焼成した後の塗膜は、5H〜7H程度の硬い膜となった。一方、コーティング剤Bを用いても、焼成していない塗膜や、コーティング剤Aを用いた塗膜では、いずれも6B程度のやわらかい膜であった。
As the coating agent used in the test, the coating agent A and the coating agent B prepared in Example 1 were used, respectively.
The coating film after baking using the coating agent B became a hard film of about 5H to 7H. On the other hand, even when the coating agent B was used, both the unfired coating film and the coating film using the coating agent A were soft films of about 6B.

尚、基本的な製造方法はコーティング剤Bと同様としながら、酸化ケイ素のゾル溶液と、コーティング剤Aとの混合比を変えることでSi/Tiの比を変化させたコーティング剤についても試験を行ったが、Si/Tiの比が大きくなるに従って、硬度が増加する傾向を示した。
(iii)塗膜の超親水性の評価
本実施例1のコーティング剤Bを用いて形成した塗膜の超親水性を接触角計を用いて評価した。
The basic manufacturing method is the same as that for coating agent B, but the coating agent in which the Si / Ti ratio is changed by changing the mixing ratio of the silicon oxide sol solution and coating agent A is also tested. However, the hardness increased as the Si / Ti ratio increased.
(iii) Evaluation of Superhydrophilicity of Coating Film The superhydrophilicity of the coating film formed using the coating agent B of Example 1 was evaluated using a contact angle meter.

光照射する前の塗膜上に1μLの水滴を付け、その接触角を測定した。また、310nm付近の紫外線を10分間照射し、直ちに1μLの水滴を付着させて接触角を測定した。その後、塗膜を暗所に放置し、2、4、6、24時間後における接触角も同様に測定した。   A 1 μL water droplet was placed on the coating before light irradiation, and the contact angle was measured. Further, ultraviolet rays of around 310 nm were irradiated for 10 minutes, and 1 μL of water droplets were immediately attached to measure the contact angle. Thereafter, the coating film was allowed to stand in the dark, and the contact angles after 2, 4, 6, and 24 hours were measured in the same manner.

光照射前では58.0°であった接触角が、光照射後には3.0°となり、超親水性を示した。暗所に2時間放置した後では16.0°、4時間後では15.8°、6時間後では21.0°、24時間後では39.0°と、時間の経過と共に接触角は大きくなったが、24時間経過した時点でも元の接触角より小さく、親水性が長時間保たれることが示された。   The contact angle, which was 58.0 ° before light irradiation, became 3.0 ° after light irradiation, indicating super hydrophilicity. The contact angle increases with time as 16.0 ° after standing in the dark for 2 hours, 15.8 ° after 4 hours, 21.0 ° after 6 hours, and 39.0 ° after 24 hours. However, even when 24 hours passed, the contact angle was smaller than the original contact angle, indicating that the hydrophilicity was maintained for a long time.

まず、前記実施例1のコーティング剤Aと同様にして、4wt%のチタニアナノシート(TNS)を含むアルコール分散液を製造し、それをエタノールで希釈して、1wt%のチタニアナノシートを含むアルコール分散液を製造した。   First, in the same manner as the coating agent A of Example 1, an alcohol dispersion containing 4 wt% titania nanosheets (TNS) was produced, and this was diluted with ethanol to obtain an alcohol dispersion containing 1 wt% titania nanosheets. Manufactured.

そして、この1wt%のチタニアナノシートを含むアルコール分散液と、バインダーであるテトラエトキシシラン(TEOS)とを重量比で以下の組成で混合し、コーティング剤を製造した。   And the alcohol dispersion liquid containing this 1 wt% titania nanosheet and the tetraethoxysilane (TEOS) which is a binder were mixed by the following compositions by weight ratio, and the coating agent was manufactured.

TNS/TEOS=100/0、97.5/2.5、95/5、92.5/7.5、90/10、85/15、80/20、70/30、60/40、50/50、40/60、30/70、20/80、10/90、0/100
尚、上記の比率表示において、TNSは、1wt%のチタニアナノシートを含むアルコール分散液中のチタニアナノシートの重量を示し、TEOSはテトラエトキシシランの重量を示す。
TNS / TEOS = 100/0, 97.5 / 2.5, 95/5, 92.5 / 7.5, 90/10, 85/15, 80/20, 70/30, 60/40, 50 / 50, 40/60, 30/70, 20/80, 10/90, 0/100
In the above ratio display, TNS indicates the weight of the titania nanosheet in the alcohol dispersion containing 1 wt% of the titania nanosheet, and TEOS indicates the weight of tetraethoxysilane.

製造したコーティング剤を50mm×50mm×厚さ3mmのパイレックス(登録商標)ガラス上にスピンコートにより塗布し、塗膜を形成した。その後、TNS/TEOSが、100/0、97.5/2.5、95/5、92.5/7.5、90/10、85/15、80/20、70/30、60/40、50/50のコーティング剤を塗布してなる塗膜については、100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃にて焼成を行った。また、TNS/TEOSが、40/60、30/70、20/80、10/90、0/100のコーティング剤を塗布してなる塗膜については、100℃、200℃、300℃、400℃にて焼成を行った。焼成は電気炉による1時間の加熱1回とした。   The produced coating agent was applied by spin coating onto Pyrex (registered trademark) glass having a size of 50 mm × 50 mm × thickness 3 mm to form a coating film. Thereafter, TNS / TEOS is 100/0, 97.5 / 2.5, 95/5, 92.5 / 7.5, 90/10, 85/15, 80/20, 70/30, 60/40. The coating film formed by applying a 50/50 coating agent was baked at 100 ° C, 200 ° C, 300 ° C, 400 ° C, 500 ° C, 600 ° C, and 700 ° C. Moreover, about the coating film formed by apply | coating the coating agent whose TNS / TEOS is 40/60, 30/70, 20/80, 10/90, 0/100, 100 degreeC, 200 degreeC, 300 degreeC, 400 degreeC Was fired. Firing was performed once in an electric furnace for one hour.

それぞれの塗膜について、硬度、親水性、防汚性、分解性能を評価するための試験を行った。
(i)硬度の評価
それぞれの塗膜について、JISK5400における鉛筆引っかき試験の方法に準じて、硬度の評価を行った。その結果を表1に示す。尚、表1及び後述する表2〜表5の「組成」の欄の表示は、上記TNS/TEOSの比率表示である。
Each coating film was subjected to a test for evaluating hardness, hydrophilicity, antifouling property, and decomposition performance.
(i) Evaluation of hardness The hardness of each coating film was evaluated in accordance with the pencil scratch test method in JISK5400. The results are shown in Table 1. In addition, the display of the column of “Composition” in Table 1 and Tables 2 to 5 described later is the ratio display of TNS / TEOS.

表1に示すように、塗膜硬度は、400℃以上の焼成をしたときに、TNSとバインダーとの組成比によらずもっとも硬い9H以上を示し、特に硬い塗膜となった。
(ii)付着性の評価
それぞれの塗膜について、JISK5400における碁盤目テープ法に準じて付着性の評価を行った。その結果を表2に示す。
As shown in Table 1, when the coating film was baked at 400 ° C. or higher, the hardest coating film was obtained, showing the hardest 9H or higher regardless of the composition ratio of TNS and binder.
(ii) Evaluation of adhesion The adhesion of each coating film was evaluated according to the cross-cut tape method in JISK5400. The results are shown in Table 2.

表2に示すように、付着性は、300℃以上の焼成をしたときに、TNSとバインダーとの組成比によらず、特に良好であった。
(iii)親水性の評価
塗膜の親水性を評価するために、それぞれの塗膜について、高圧水銀灯による20分間の光照射後に、水の接触角測定を行った。その結果を表3に示す。表3における接触角の単位は度である。
As shown in Table 2, the adhesion was particularly good regardless of the composition ratio of TNS and binder when baking at 300 ° C. or higher.
(iii) Evaluation of hydrophilicity In order to evaluate the hydrophilicity of the coating film, the contact angle of water was measured for each coating film after 20 minutes of light irradiation with a high-pressure mercury lamp. The results are shown in Table 3. The unit of contact angle in Table 3 is degrees.

表3に示すように、親水性は、TNSとバインダーの組成比によらず、200℃以上の焼成によって、接触角10度以下の超親水性を示した。また、焼成温度300℃以上ではさらに親水性が良好であった。更に、焼成温度400℃以上では、一層親水性が良好であった。
(iv)防汚性の評価
塗膜の防汚性を評価するために、それぞれの塗膜について次の試験を行った。すなわち、塗膜を形成したパイレックス(登録商標)ガラスを0.1mMのメチレンブルー(MB)水溶液に一晩浸漬し、取り出した後、純水にて洗浄してから、可視紫外分光光度計を用いて、塗膜上のMB付着量を測定した。付着量はMBの吸収面積として表した。その結果を表4に示す。
As shown in Table 3, the hydrophilicity showed super hydrophilicity with a contact angle of 10 degrees or less by firing at 200 ° C. or higher regardless of the composition ratio of TNS and binder. Further, the hydrophilicity was even better at a firing temperature of 300 ° C. or higher. Furthermore, when the firing temperature was 400 ° C. or higher, the hydrophilicity was even better.
(iv) Evaluation of antifouling property In order to evaluate the antifouling property of the coating film, each coating film was subjected to the following test. That is, the Pyrex (registered trademark) glass on which the coating film was formed was immersed in a 0.1 mM methylene blue (MB) aqueous solution overnight, taken out, washed with pure water, and then using a visible ultraviolet spectrophotometer. The amount of MB deposited on the coating film was measured. The amount of adhesion was expressed as the MB absorption area. The results are shown in Table 4.

表4に示すように、防汚性は、300℃以上で高くなり、MBの付着量が2前後であった。さらに高温の焼成でより良好な塗膜となった。バインダーの割合が低いとき(例えば、バインダーの比率が90/10よりも小さいとき)に、防汚性は一層高かった。
(v)分解性能の評価
塗膜の分解性能を評価するために、それぞれの塗膜について次の試験を行った。まず、塗膜に、0.1mMのメチレンブルー(MB)水溶液に一晩浸漬し、取り出した後、純水にて洗浄するという方法でMBを付着させた。次に、高圧水銀灯により、10分間塗膜を光照射した後に塗膜上のMB残留量を測定した。付着量はMBの吸収面積として表した。その結果を表5に示す。
As shown in Table 4, the antifouling property was high at 300 ° C. or higher, and the MB adhesion amount was around 2. Furthermore, a better coating film was obtained by high-temperature baking. Antifouling properties were even higher when the binder percentage was low (eg, when the binder percentage was less than 90/10).
(v) Evaluation of decomposition performance In order to evaluate the decomposition performance of the coating film, each coating film was subjected to the following test. First, MB was adhered to the coating film by a method of immersing in a 0.1 mM methylene blue (MB) aqueous solution overnight, taking out, and then washing with pure water. Next, the amount of MB remaining on the coating film was measured after irradiating the coating film with a high-pressure mercury lamp for 10 minutes. The amount of adhesion was expressed as the MB absorption area. The results are shown in Table 5.

表5に示すように、分解性能は、200℃以上600℃以下かつ、TNS/TEOS=100/0〜50/50の範囲で特に良好であった。 As shown in Table 5, the decomposition performance was particularly good in the range of 200 ° C. to 600 ° C. and TNS / TEOS = 100/0 to 50/50.

以上の結果から、焼成温度を400℃以上600℃以下とし、TNS/TEOS=100/0〜50/50の範囲とすれば、塗膜の硬度、付着性、親水性、防汚性、分解性能が特に優れていることが確認できた。
(参考例3)
From the above results, if the firing temperature is 400 ° C. or more and 600 ° C. or less and the range is TNS / TEOS = 100/0 to 50/50, the hardness, adhesion, hydrophilicity, antifouling property and decomposition performance of the coating film Has been confirmed to be particularly excellent.
(Reference Example 3)

まず、前記実施例1のコーティング剤Aと同様にして、1wt%のチタニアナノシート(TNS)を含むアルコール分散液を製造し、それをエタノールで希釈して、0.25wt%のチタニアナノシートを含むアルコール分散液を製造した。   First, in the same manner as the coating agent A of Example 1, an alcohol dispersion containing 1 wt% titania nanosheets (TNS) was produced, diluted with ethanol, and alcohol containing 0.25 wt% titania nanosheets. A dispersion was produced.

そして、この0.25wt%のチタニアナノシートを含むアルコール分散液と、バインダーであるチタンテトライソプロポキシド(TIPO)とを重量比で以下の組成で混合し、コーティング剤を製造した。   And the alcohol dispersion liquid containing this 0.25 wt% titania nanosheet and the titanium tetraisopropoxide (TIPO) which is a binder were mixed by the following compositions by weight ratio, and the coating agent was manufactured.

TNS/TIPO=90/10、80/20、70/30、60/40、50/50、40/60、30/70、20/80、10/90
尚、上記の比率表示において、TNSは、0.25wt%のチタニアナノシートを含むアルコール分散液中のチタニアナノシートの重量を示し、TIPOはチタンテトライソプロポキシドの重量を示す。
TNS / TIPO = 90/10, 80/20, 70/30, 60/40, 50/50, 40/60, 30/70, 20/80, 10/90
In the above ratio display, TNS represents the weight of the titania nanosheet in the alcohol dispersion containing 0.25 wt% of the titania nanosheet, and TIPO represents the weight of titanium tetraisopropoxide.

製造したコーティング剤を、50mm×50mm×厚さ3mmのパイレックス(登録商標)ガラス上に塗布し、100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃にて焼成を行って塗膜を形成した。   The produced coating agent is applied onto Pyrex (registered trademark) glass of 50 mm × 50 mm × thickness 3 mm, and baked at 100 ° C., 200 ° C., 300 ° C., 400 ° C., 500 ° C., 600 ° C. Formed.

形成した塗膜の硬度、親水性、防汚性、分解性能を、前記実施例2と同様に評価した。その結果を表6〜表10に示す。尚、表6〜表10の「組成」の欄の表示は、上記TNS/TIPOの比率表示である。   The hardness, hydrophilicity, antifouling property and decomposition performance of the formed coating film were evaluated in the same manner as in Example 2. The results are shown in Tables 6-10. In addition, the display in the column of “Composition” in Tables 6 to 10 is the above-described ratio display of TNS / TIPO.

上記表6に示すように、塗膜硬度は、バインダーの割合が増加するにつれて、向上した。また、焼成温度が高いほど硬度は高かった。TNS/TIPOが90/10、80/20、70/30、60/40の場合は、500℃以上の焼成温度にて、もっとも硬い9H以上となった。TNS/TIPOが50/50、40/60、30/70、20/80、10/90の場合は、300℃以上の焼成温度にて、もっとも硬い9H以上となった。 As shown in Table 6 above, the coating film hardness improved as the proportion of the binder increased. Also, the higher the firing temperature, the higher the hardness. When TNS / TIPO was 90/10, 80/20, 70/30, and 60/40, the hardest temperature was 9H or higher at a firing temperature of 500 ° C. or higher. When TNS / TIPO was 50/50, 40/60, 30/70, 20/80, 10/90, the hardest temperature was 9H or higher at a baking temperature of 300 ° C. or higher.

上記表7に示すように、密着性はTNSとバインダーとの組成比によらず、300℃以上の焼成によって、一層良好となった。
上記表8に示すように、親水性は、TNSとバインダーとの組成比によらず、300℃以上の焼成によって、接触角10度以下の超親水性を示した。
As shown in Table 7 above, the adhesiveness was further improved by baking at 300 ° C. or higher regardless of the composition ratio of TNS and binder.
As shown in Table 8 above, the hydrophilicity showed superhydrophilicity with a contact angle of 10 degrees or less by firing at 300 ° C. or higher regardless of the composition ratio between TNS and binder.

上記表9に示すように、防汚性は、焼成温度が300℃以上で特に優れており、MBの付着量が2前後であった。さらに高温の焼成でより良好な塗膜となった。バインダーの割合が増加しても、防汚性は低下しなかった。   As shown in Table 9 above, the antifouling property was particularly excellent when the firing temperature was 300 ° C. or higher, and the MB adhesion amount was around 2. Furthermore, a better coating film was obtained by high-temperature baking. Even when the proportion of the binder increased, the antifouling property did not decrease.

上記表10に示すように、分解性能は、TNSとバインダーの組成比によらず、300℃以上で特に良好であった。
以上の結果から、バインダーにTIPOを用いたコーティング剤では、焼成温度を300℃以上600℃以下とし、TNS/TIPOを50/50〜10/90とした場合、もしくは、焼成温度を500℃以上600℃以下とし、TNS/TIPOを90/10〜10/90とした場合に、塗膜の硬度、付着性、親水性、防汚性、分解性能が特に優れていることが確認できた。
(参考例4)
As shown in Table 10 above, the decomposition performance was particularly good at 300 ° C. or higher regardless of the composition ratio of TNS and binder.
From the above results, in the coating agent using TIPO as the binder, when the firing temperature is 300 ° C. or more and 600 ° C. or less and TNS / TIPO is 50/50 to 10/90, or the firing temperature is 500 ° C. or more and 600 ° C. It was confirmed that the hardness, adhesion, hydrophilicity, antifouling property, and decomposition performance of the coating film were particularly excellent when the temperature was not higher than ° C. and TNS / TIPO was 90/10 to 10/90.
(Reference Example 4)

まず、前記実施例1のコーティング剤Aと同様にして、1wt%のチタニアナノシート(TNS)を含むアルコール分散液を製造した。
また、一次粒子系が7nmである球状酸化チタン粉末(商品名ST−01、石原産業製)を1wt%の濃度で含むアルコール分散液を製造した。ここで、ST−01は、アナターゼ、ルチル、ブルッカイトのうちの主にアナターゼを含む。
First, an alcohol dispersion containing 1 wt% titania nanosheet (TNS) was produced in the same manner as the coating agent A of Example 1.
In addition, an alcohol dispersion containing spherical titanium oxide powder (trade name ST-01, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) having a primary particle system of 7 nm at a concentration of 1 wt% was produced. Here, ST-01 mainly contains anatase among anatase, rutile, and brookite.

そして、チタニアナノシートのアルコール分散液と、球状酸化チタン粉末のアルコール分散液とを、下記の容量比で混合し、コーティング剤を製造した。
TNS/ST−01=90/10、80/20、70/30、60/40、50/50、40/60、30/70、20/80、10/90
上記のように製造したコーティング剤は、鱗片状の酸化チタン微粒子に加えて、鱗片状以外の形状(球状)の酸化チタン微粒子も含む。
And the alcohol dispersion liquid of the titania nanosheet and the alcohol dispersion liquid of spherical titanium oxide powder were mixed by the following volume ratio, and the coating agent was manufactured.
TNS / ST-01 = 90/10, 80/20, 70/30, 60/40, 50/50, 40/60, 30/70, 20/80, 10/90
The coating agent produced as described above includes titanium oxide fine particles having a shape (spherical shape) other than the scale shape in addition to the scale-like titanium oxide fine particles.

尚、上記の比率表示において、TNSはチタニアナノシートを含むアルコール分散液の容量を示し、ST−01は球状酸化チタン粉末を含むアルコール分散液の容量を示す。
製造したコーティング剤を50mm×50mm×厚さ3mmのパイレックス(登録商標)ガラス上に塗布し、その後、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃にて焼成して塗膜を形成した。
In the above ratio display, TNS indicates the volume of the alcohol dispersion containing the titania nanosheet, and ST-01 indicates the volume of the alcohol dispersion containing the spherical titanium oxide powder.
The produced coating agent was applied onto Pyrex (registered trademark) glass having a size of 50 mm × 50 mm × thickness 3 mm, and then baked at 200 ° C., 300 ° C., 400 ° C., 500 ° C., 600 ° C. to form a coating film. .

形成した塗膜の硬度、親水性、防汚性、分解性能を前記実施例2と同様に評価した。その結果を表11〜表14に示す。尚、表11〜表14の「組成」の欄の表示は、上記TNS/ST−01の比率表示である。   The hardness, hydrophilicity, antifouling property, and decomposition performance of the formed coating film were evaluated in the same manner as in Example 2. The results are shown in Tables 11-14. In addition, the display in the column of “Composition” in Tables 11 to 14 is the ratio display of the above TNS / ST-01.

上記表11に示すように、TNS/ST−01が90/10、80/20、70/30、60/40、50/50、40/60、30/70の塗膜については、焼成温度を300℃以上とすることで、もっとも硬い9H以上の塗膜硬度が得られた。また、TNS/ST−01が20/80、10/90の塗膜については、焼成温度を400℃以上とすることで、もっとも硬い9H以上の塗膜硬度が得られた。 As shown in Table 11 above, for the coatings with TNS / ST-01 of 90/10, 80/20, 70/30, 60/40, 50/50, 40/60, 30/70, the firing temperature was By setting it to 300 ° C. or higher, the hardest coating film hardness of 9H or higher was obtained. Moreover, about the coating film whose TNS / ST-01 is 20/80 and 10/90, the hardest coating film hardness of 9H or more was obtained by setting the baking temperature to 400 ° C. or higher.

上記表12に示すように、親水性は、TNS/ST−01の組成によらず、200℃以上の焼成によって、接触角10度以下の超親水性を示した。
上記表13に示すように、防汚性は、焼成温度が300℃以上のときに一層優れており、MBの付着量が2前後であった。さらに高温の焼成でより防汚性が良好な塗膜となった。
As shown in Table 12 above, the hydrophilicity showed superhydrophilicity with a contact angle of 10 degrees or less by firing at 200 ° C. or higher regardless of the composition of TNS / ST-01.
As shown in Table 13 above, the antifouling property was more excellent when the firing temperature was 300 ° C. or higher, and the MB adhesion amount was around 2. Furthermore, it became a coating film with better antifouling property by high-temperature baking.

記表14に示すように、分解性能は、TNS/ST−01の組成比によらず、300℃以上で一層良好であった。
以上の結果から、チタニアナノシートと球状酸化チタン粉末とを含むコーティング剤の場合、焼成温度が300℃以上600℃以下のとき、塗膜の硬度、親水性、防汚性、分解性能が特に優れていることが確認できた。
As indicated above Symbol Table 14, decomposing performance, irrespective of the composition ratio of TNS / ST-01, were better at 300 ° C. or higher.
From the above results, in the case of a coating agent containing titania nanosheets and spherical titanium oxide powder, when the firing temperature is 300 ° C. or more and 600 ° C. or less, the coating film hardness, hydrophilicity, antifouling property, and decomposition performance are particularly excellent. It was confirmed that

また、本参考例4のコーティング剤は、球状酸化チタン粉末を含むことにより、バインダーの混合割合が低いものでも、300℃という低い焼成温度で鉛筆引っかき硬度を9H以上とすることができる。従って、本参考例4のコーティング剤は、高い高度を維持したまま、バインダーの混合割合を下げることができる。この場合、防汚性と分解性能を一層高めることができる。 Moreover, even if the coating agent of this reference example 4 contains spherical titanium oxide powder and the mixing ratio of the binder is low, the pencil scratch hardness can be 9H or higher at a low baking temperature of 300 ° C. Therefore, the coating agent of Reference Example 4 can reduce the mixing ratio of the binder while maintaining a high altitude. In this case, antifouling property and decomposition performance can be further enhanced.

また、本参考例4のコーティング剤は、球状酸化チタンにも光触媒機能があるため、チタニアナノシートの割合が低くても、高い光触媒活性(超親水性、酸化分解性能)を奏することができる。
(実施例5)
Moreover, since the coating agent of this reference example 4 also has a photocatalytic function in the spherical titanium oxide, even if the ratio of the titania nanosheet is low, high photocatalytic activity (super hydrophilicity, oxidative decomposition performance) can be achieved.
(Example 5)

前記実施例1で作成した塗膜に対して平滑性をAFMを用いて評価した。その測定装置としてエスアイアイ・ナノテクノロジー社製SPA300型を用い、測定条件はタッピングモードとした。前記実施例1で形成した塗膜の表面粗さRaは0.4nmであった。それに対し、塗膜を形成する前のガラスの表面粗さは0.2〜0.3nmであった。従って、コーティング剤を塗布して塗膜を形成しても平滑性が失われないことが確認できた。
(参考例6)
The smoothness of the coating film prepared in Example 1 was evaluated using AFM. As a measuring device, SPA300 type manufactured by SII Nanotechnology Inc. was used, and the measurement conditions were tapping mode. The surface roughness Ra of the coating film formed in Example 1 was 0.4 nm. On the other hand, the surface roughness of the glass before forming a coating film was 0.2-0.3 nm. Therefore, it was confirmed that even when the coating agent was applied to form a coating film, the smoothness was not lost.
(Reference Example 6)

まず、前記実施例1のコーティング剤Aと同様にして、1wt%のチタニアナノシート(TNS)を含むアルコール分散液を製造し、それをエタノールで希釈して、0.25wt%のチタニアナノシートを含むアルコール分散液を製造した。このアルコール分散液を高反射率アルミ鏡面(マテリアルハウス社製)の表面に塗布し、その後、後述する表15に記載した各温度で焼成した。次に、アルコール分散液を塗布した部分の反射率を可視紫外分光光度計を用いて、入射角5 °の正反射で測定した。また、反射率は可視紫外分光光度計に付属のアルミ蒸着膜を基準とした。その結果を表15に示す。   First, in the same manner as the coating agent A of Example 1, an alcohol dispersion containing 1 wt% titania nanosheets (TNS) was produced, diluted with ethanol, and alcohol containing 0.25 wt% titania nanosheets. A dispersion was produced. This alcohol dispersion was applied to the surface of a high reflectivity aluminum mirror surface (manufactured by Material House), and then fired at each temperature described in Table 15 to be described later. Next, the reflectance of the portion coated with the alcohol dispersion was measured by regular reflection at an incident angle of 5 ° using a visible ultraviolet spectrophotometer. The reflectance was based on the aluminum vapor deposition film attached to the visible ultraviolet spectrophotometer. The results are shown in Table 15.

この表15に示すように、チタニアナノシートを含むアルコール分散液を塗布して塗膜を形成しても、元の基材の反射率を損なわないことが確認できた。また、500℃で焼成すると、基材そのものの反射率は低下するが、チタニアナノシートを含むアルコール分散液を塗布して塗膜を形成しておくと、反射率の低下が抑えられることが確認できた。
(実施例7)
As shown in Table 15, it was confirmed that even when an alcohol dispersion containing a titania nanosheet was applied to form a coating film, the reflectance of the original substrate was not impaired. Moreover, although the reflectance of the base material itself decreases when baked at 500 ° C., it can be confirmed that the decrease in the reflectance can be suppressed by applying an alcohol dispersion containing a titania nanosheet to form a coating film. It was.
(Example 7)

まず、前記実施例1のコーティング剤Aと同様にして、1wt%のチタニアナノシート(TNS)を含むアルコール分散液を製造し、それをエタノールで希釈して、0.25wt%のチタニアナノシートを含むアルコール分散液を製造した。このアルコール分散液とバインダーであるテトラエトキシシラン(TEOS)とを重量比で以下の組成で混合し、コーティング剤を製造した。   First, in the same manner as the coating agent A of Example 1, an alcohol dispersion containing 1 wt% titania nanosheets (TNS) was produced, diluted with ethanol, and alcohol containing 0.25 wt% titania nanosheets. A dispersion was produced. This alcohol dispersion and binder, tetraethoxysilane (TEOS), were mixed at a weight ratio of the following composition to produce a coating agent.

TNS/TEOS=100/0、90/10、80/20、70/30、60/40、40/60、30/70、20/80、10/90
尚、上記の比率表示において、TNSは、0.25wt%のチタニアナノシートを含むアルコール分散液中のチタニアナノシートの重量を示し、TEOSはテトラエトキシシランの重量を示す。
TNS / TEOS = 100/0, 90/10, 80/20, 70/30, 60/40, 40/60, 30/70, 20/80, 10/90
In the above ratio display, TNS indicates the weight of the titania nanosheet in the alcohol dispersion containing 0.25 wt% of the titania nanosheet, and TEOS indicates the weight of tetraethoxysilane.

製造したコーティング剤を、50mm×50mm×厚さ3mmのパイレックス(登録商標)ガラス上にスピンコートにより塗布し、その後、400℃にて焼成を行って塗膜を形成した。塗膜を形成した部分の透過率を可視紫外分光光度計を用いて測定した。その結果を表16に示す。   The produced coating agent was applied onto Pyrex (registered trademark) glass having a size of 50 mm × 50 mm × thickness 3 mm by spin coating, and then baked at 400 ° C. to form a coating film. The transmittance of the portion where the coating film was formed was measured using a visible ultraviolet spectrophotometer. The results are shown in Table 16.

透過率は、可視光領域(400〜800nm)の透過率の平均で、もともとの基材に対する透過率として表した。この表16に示すように、平均の透過率は96.8%であり、コーティング剤を塗布して塗膜を形成しても透過率はほとんど低下しないことが確認できた。ここで、上記「平均の透過率」とは表16中の透過率の平均値を意味する。
(比較例2)
未コートの50mm×50mm×厚さ3mmのパイレックス(登録商標)ガラスを0.1mMのメチレンブルー水溶液に一晩浸漬し、蒸留水で洗浄した後、メチレンブルーの初期吸着量を測定したところ2.1であった。これは1wt%のチタニアナノシートコートを塗布した基板の場合と同程度かそれよりも吸着量が多い。したがって、この比較例2との対比により、前記実施例2、参考例3、4のコーティング剤を塗布して形成された塗膜は、もともとの基材の防汚性を損なわないか、向上させることが確認できた。
(比較例3)
50mm×50mm×厚さ3mmのパイレックス(登録商標)ガラス上に、市販の球状酸化チタンを含むコーティング剤(商品名:ビストレイター NRC−360L、日本曹達社製)を塗布した。塗布方法は、仕様に従って、下塗り層、光触媒層をディップコートにより塗布し、室温にて乾燥を行った。その後、0.1mMのメチレンブルー水溶液に一晩浸漬し、蒸留水で洗浄した後、メチレンブルーの初期吸着量を測定したところ53.5であった。また、10分間の紫外線照射後のメチレンブルーの分解率は0.70であった。したがって、市販の光触媒コーティング剤は、もともとの基材の防汚性を損なうことが確認できた。
(比較例4)
50mm×50mm×厚さ3mmのパイレックス(登録商標)ガラス上に、球状の酸化チタン微粒子を含む市販の光触媒コーティング剤(商品名:ST−K211、石原産業製)をディップコートし、その後、後述する表17に記載した各温度で焼成を行って塗膜を形成した。
The transmittance is an average of the transmittance in the visible light region (400 to 800 nm) and is expressed as the transmittance with respect to the original substrate. As shown in Table 16, the average transmittance was 96.8%, and it was confirmed that the transmittance hardly decreased even when the coating agent was applied to form a coating film. Here, the above-mentioned “average transmittance” means an average value of transmittance in Table 16.
(Comparative Example 2)
An uncoated 50 mm × 50 mm × 3 mm thick Pyrex (registered trademark) glass was immersed in a 0.1 mM methylene blue aqueous solution overnight, washed with distilled water, and the initial adsorption amount of methylene blue was measured. there were. This is the same as or higher than that of the substrate coated with 1 wt% titania nanosheet coating. Therefore, by contrast with Comparative Example 2, the coating film formed by applying the coating agents of Example 2 and Reference Examples 3 and 4 does not impair or improve the antifouling property of the original substrate. I was able to confirm.
(Comparative Example 3)
A commercially available coating agent containing spherical titanium oxide (trade name: Vistraiter NRC-360L, manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.) was applied onto Pyrex (registered trademark) glass having a size of 50 mm × 50 mm × thickness 3 mm. According to the specifications, the coating method was performed by applying the undercoat layer and the photocatalyst layer by dip coating and drying at room temperature. Then, after being immersed in 0.1 mM methylene blue aqueous solution overnight and washed with distilled water, the initial adsorption amount of methylene blue was measured and found to be 53.5. The decomposition rate of methylene blue after 10 minutes of ultraviolet irradiation was 0.70. Therefore, it was confirmed that the commercially available photocatalyst coating agent impairs the antifouling property of the original substrate.
(Comparative Example 4)
A commercially available photocatalyst coating agent (trade name: ST-K211, manufactured by Ishihara Sangyo) containing spherical titanium oxide fine particles is dip-coated on Pyrex (registered trademark) glass having a size of 50 mm × 50 mm × thickness 3 mm, which will be described later. Firing was performed at each temperature listed in Table 17 to form a coating film.

形成した塗膜の塗膜硬度、防汚性に関する性能試験を前記実施例2と同様に行った。その結果を表17〜表19に示す。   The performance test regarding the coating film hardness and antifouling property of the formed coating film was performed in the same manner as in Example 2. The results are shown in Tables 17-19.

上記表17に示すように、塗膜硬度がもっとも硬い9H以上となるのは、500℃以上の焼成を行ったときであった。 As shown in Table 17 above, the hardest coating film hardness was 9H or higher when baking was performed at 500 ° C. or higher.

上記表18に示すように、防汚性は、すべての条件で3以上であり、前記前記実施例2、参考例3、4の結果と比べると、汚れやすい塗膜であった。
従って、上記表19に示すように、本比較例4のコーティング剤は、塗膜の硬度と防汚性とを同時に満たす条件は存在しない。
(比較例5)
前記比較例3で作成した塗膜に対し、前記実施例5と同様にして、平滑性を評価した。前記比較例3で形成した塗膜の表面粗さRaは3.5nmであった。それに対し、塗膜を形成する前のガラスの表面粗さは0.2〜0.3nmであった。従って、前記比較例3のコーティング剤を塗布して塗膜を形成すると、基材の平滑性が失われてしまうことが確認できた。
As shown in Table 18 above, the antifouling property was 3 or more under all conditions, and was a coating film that was easily soiled as compared with the results of Example 2 and Reference Examples 3 and 4 .
Therefore, as shown in Table 19 above, the coating agent of Comparative Example 4 does not have a condition that satisfies the coating film hardness and antifouling property at the same time.
(Comparative Example 5)
The smoothness of the coating film prepared in Comparative Example 3 was evaluated in the same manner as in Example 5. The surface roughness Ra of the coating film formed in Comparative Example 3 was 3.5 nm. On the other hand, the surface roughness of the glass before forming a coating film was 0.2-0.3 nm. Therefore, it was confirmed that when the coating agent of Comparative Example 3 was applied to form a coating film, the smoothness of the substrate was lost.

尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、前記実施例1において、酸化ケイ素のゾル溶液と、コーティング剤Aとの混合比を変えることでコーティング剤B中のSiとTiとの比率がSi:Ti=2:8〜0:10となるようにコーティング剤を調製してもよい。この場合でも、コーティング剤Bにより形成された塗膜は、防汚性、セルフクリーニング性等の効果において同等である。
Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the present invention.
For example, in Example 1, the ratio of Si and Ti in the coating agent B is changed from Si: Ti = 2: 8 to 0:10 by changing the mixing ratio of the silicon oxide sol solution and the coating agent A. A coating agent may be prepared as follows. Even in this case, the coating film formed by the coating agent B is equivalent in effects such as antifouling property and self-cleaning property.

また、前記実施例1、2、5、7において、基材を金属、半導体、炭素材料、窒化物、炭化物とし、金属製品、半導体製品、炭素材料製品、窒化物製品、炭化物製品を製造してもよい。
また、前記参考例4において、配合する鱗片状以外の酸化チタンは、アナターゼ、ルチル、ブルッカイトのうちのいずれであってもよい。また、上記3種の内から選ばれる2種以上の混合物であってもよい。
In Examples 1 , 2, 5, and 7, the base material is a metal, a semiconductor, a carbon material, a nitride, and a carbide, and a metal product, a semiconductor product, a carbon material product, a nitride product, and a carbide product are manufactured. Also good.
In Reference Example 4, the titanium oxide other than the scale-like compound to be blended may be any one of anatase, rutile, and brookite. Moreover, the mixture of 2 or more types chosen from the said 3 types may be sufficient.

コーティング剤を用いて形成された塗膜の構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the coating film formed using the coating agent. 防汚性及びセルフクリーニング性に関する実験結果を表すグラフである。It is a graph showing the experimental result regarding antifouling property and self-cleaning property. 従来のコーティング剤を用いて形成された塗膜の構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the coating film formed using the conventional coating agent.

1・・塗膜
3・・・基板
5・・・シート状(鱗片状)酸化チタン
7・・・バインダー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1..Coating film 3 ... Board | substrate 5 ... Sheet-like (scale-like) titanium oxide 7 ... Binder

Claims (7)

鱗片状の酸化チタン微粒子と、テトラエトキシシランから成るバインダーとを含み、前記鱗片状の酸化チタン微粒子と前記バインダーとの合計重量に対する前記バインダーの重量比が2.5〜10wt%であるコーティング剤を塗布する塗布工程と、
塗布された前記コーティング剤を、300〜600℃の温度で加熱して乾燥させる乾燥工程と、を有することを特徴とする塗膜の形成方法。
A coating agent comprising scaly titanium oxide fine particles and a binder comprising tetraethoxysilane , wherein a weight ratio of the binder to a total weight of the scaly titanium oxide fine particles and the binder is 2.5 to 10 wt%. An application process to apply;
And a drying step of heating and drying the applied coating agent at a temperature of 300 to 600 ° C. to form a coating film.
請求項1記載の塗膜の形成方法によって形成される塗膜。 A coating film formed by the coating film forming method according to claim 1. 前記鱗片状の酸化チタン微粒子が一定の配向性をもって積層した微細構造を有することを特徴とする請求項に記載の塗膜。 The coating film according to claim 2 , which has a fine structure in which the scaly titanium oxide fine particles are laminated with a certain orientation. ガラスから成る基材と、当該基材の表面に形成された請求項又は記載の塗膜とを有するガラス製品。 A glass product comprising a substrate made of glass and the coating film according to claim 2 or 3 formed on the surface of the substrate. 金属から成る基材と、当該基材の表面に形成された請求項又は記載の塗膜とを有する金属製品。 The metal product which has a base material which consists of metals, and the coating film of Claim 2 or 3 formed in the surface of the said base material. セラミックスから成る基材と、当該基材の表面に形成された請求項又は記載の塗膜とを有するセラミックス製品。 A ceramic product comprising a substrate made of ceramics and the coating film according to claim 2 or 3 formed on the surface of the substrate. 耐熱性高分子材料から成る基材と、当該基材の表面に形成された請求項又は記載の塗膜とを有する耐熱性高分子製品。 A heat-resistant polymer product comprising a substrate made of a heat-resistant polymer material and the coating film according to claim 2 or 3 formed on the surface of the substrate.
JP2005065554A 2004-03-10 2005-03-09 Titanium oxide coating formation method Expired - Fee Related JP4995428B2 (en)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005065554A JP4995428B2 (en) 2004-03-10 2005-03-09 Titanium oxide coating formation method
TW094130862A TW200631899A (en) 2005-03-09 2005-09-08 Titanium oxide-coating agent, and forming method for titanium oxide-coating film
US11/885,918 US8048511B2 (en) 2005-03-09 2005-09-09 Titanium oxide coating agent and titanium oxide film forming method
PCT/JP2005/016644 WO2006095464A1 (en) 2005-03-09 2005-09-09 Titanium oxide coating agent, and method for titanium oxide coating film formation
KR1020077020667A KR101176247B1 (en) 2005-03-09 2005-09-09 Titanium oxide coating agent, and method for titanium oxide coating film formation
CN200580049025XA CN101137731B (en) 2005-03-09 2005-09-09 Titanium oxide-coating agent, and forming method for titanium oxide-coating film
EP05782354A EP1860166A4 (en) 2005-03-09 2005-09-09 Titanium oxide coating agent, and method for titanium oxide coating film formation

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004067546 2004-03-10
JP2004067546 2004-03-10
JP2005065554A JP4995428B2 (en) 2004-03-10 2005-03-09 Titanium oxide coating formation method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005290369A JP2005290369A (en) 2005-10-20
JP4995428B2 true JP4995428B2 (en) 2012-08-08

Family

ID=35323651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005065554A Expired - Fee Related JP4995428B2 (en) 2004-03-10 2005-03-09 Titanium oxide coating formation method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4995428B2 (en)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006122844A (en) * 2004-10-29 2006-05-18 Asahi Kasei Chemicals Corp Photocatalyst material
TW200631899A (en) * 2005-03-09 2006-09-16 Tokai Ryokaku Tetsudo Kk Titanium oxide-coating agent, and forming method for titanium oxide-coating film
JP2006263569A (en) * 2005-03-23 2006-10-05 Toyota Motor Corp Method for forming black pearl color coating film and black pearl color coating film
JP4553198B2 (en) * 2005-03-23 2010-09-29 トヨタ自動車株式会社 Method for forming golden coating film and golden coating film
JP4979211B2 (en) * 2005-08-25 2012-07-18 大塚化学株式会社 Composite titanic acid coating film and composite titanic acid film coating resin substrate
WO2007086383A1 (en) * 2006-01-24 2007-08-02 Nihon Parkerizing Co., Ltd. Surface-treating agent comprising crystalline layered inorganic compound dispersed in nanosheet form.
DE102006023375A1 (en) * 2006-05-17 2007-11-22 Nano-X Gmbh coating material
KR101025122B1 (en) 2006-07-13 2011-03-25 도오까이 료가구 데쓰도오 가부시끼가이샤 Coating solution, titanium oxide thin film formed using the coating solution, and method for formation of thin film
WO2008018418A1 (en) * 2006-08-11 2008-02-14 Kon Corporation Photocatalyst-containing material and the material lowering virus titer
WO2008096456A1 (en) 2007-02-08 2008-08-14 Central Japan Railway Company Photocatalyst thin-film, process for forming photocatalyst thin-film, and product coated with photo thin-film
JP5148901B2 (en) * 2007-03-12 2013-02-20 東海旅客鉄道株式会社 Photocatalytic coating film forming coating agent and photocatalytic coating film forming method
JP4889035B2 (en) * 2007-07-06 2012-02-29 株式会社鯤コーポレーション Cleaner
JP2009161678A (en) * 2008-01-09 2009-07-23 Toyohashi Univ Of Technology Surface treated titanic acid pigment and method of producing the same
JP5205675B2 (en) * 2008-06-05 2013-06-05 独立行政法人物質・材料研究機構 Photocatalyst nanosheet and photocatalyst material
JP2010115581A (en) * 2008-11-12 2010-05-27 Otsuka Chem Co Ltd Photocatalyst supporting member and method of manufacturing the same
JP5289275B2 (en) 2008-12-26 2013-09-11 株式会社東芝 Steam turbine blade and method for manufacturing steam turbine blade
CN102325649B (en) * 2009-05-14 2014-03-12 新日铁住金株式会社 Precoated metal plate having excellent resistance to contamination, manufacturing method therefor, and surface-treatment liquid
JP5919028B2 (en) * 2012-02-21 2016-05-18 帝人株式会社 Method for forming a cured layer containing scaly metal oxide fine particles
PT2818313T (en) 2012-02-21 2019-06-24 Teijin Ltd Laminate including top coating layer comprising scaly metal oxide fine particles
JP5919027B2 (en) * 2012-02-21 2016-05-18 帝人株式会社 Process for producing plastic laminate for curing scale-like metal oxide fine particles
JP5877086B2 (en) * 2012-02-21 2016-03-02 帝人株式会社 Plastic laminate and manufacturing method thereof
KR101973050B1 (en) * 2012-12-12 2019-04-26 삼성에스디아이 주식회사 Super capacitor electrode material with titanate of porous structure and carbon materials and method of preparation of the same
JP2017024961A (en) * 2015-07-27 2017-02-02 ニッポン高度紙工業株式会社 Manufacturing method of inorganic oxide compact
JP7148237B2 (en) * 2017-11-02 2022-10-05 株式会社放電精密加工研究所 A surface-coated substrate that can be used as an alternative material to an alumite material, and a coating composition for forming a topcoat layer on the surface of the substrate

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2837530B2 (en) * 1990-10-02 1998-12-16 昭和電工株式会社 Method for producing flaky titanium dioxide
JP3729880B2 (en) * 1994-10-27 2005-12-21 松下エコシステムズ株式会社 Method for supporting titanium dioxide particles
JP2979132B2 (en) * 1995-08-29 1999-11-15 科学技術庁無機材質研究所長 Flaky titanium oxide
JPH09231821A (en) * 1995-12-22 1997-09-05 Toto Ltd Luminaire and method for maintaining illuminance
JPH11199860A (en) * 1998-01-08 1999-07-27 Nissan Motor Co Ltd Antifogging coating liquid and its production
JP3291563B2 (en) * 1999-03-25 2002-06-10 三菱マテリアル株式会社 Photocatalytic paint and its production method and use
JP2001070112A (en) * 1999-09-01 2001-03-21 Nisshin Steel Co Ltd Stainless steel mirror having excellent antifogging property and its production
JP2001170497A (en) * 1999-12-14 2001-06-26 Cataler Corp Catalyst for cleaning air
WO2003016409A1 (en) * 2001-08-10 2003-02-27 Nihonkoken Kougyo Kabushiki Kaisha Titanium oxide composition having high brilliant color, composition comprising coating and cosmetic composition, and method for their preparation
US7455826B2 (en) * 2001-08-20 2008-11-25 Otsuka Chemical Co., Ltd. Layered titanic acid, lamellar titanic acid, lamellar titanium oxide and method for producing lamellar titanic acid
JP2003093485A (en) * 2001-09-25 2003-04-02 Toto Ltd Photocatalytic sheet and its manufacturing method
CN1606474B (en) * 2001-12-21 2012-09-19 昭和电工株式会社 Highly active photocatalyst particles, method of production therefor, and use thereof
EP1504816A4 (en) * 2002-03-25 2010-11-24 Osaka Titanium Technologies Co Titanium oxide photocatalyst, process for producing the same and application
JP2004244608A (en) * 2002-08-07 2004-09-02 Showa Denko Kk Hydrolytic polycondensation product solution, method for producing the same and transparent film forming composition given by using the same
JP4276448B2 (en) * 2003-01-24 2009-06-10 トヨタ自動車株式会社 Brilliant pigment and method for producing the same
EP1544269A4 (en) * 2003-04-30 2009-12-09 Ube Nitto Kasei Co Photocatalyst coating liquid, photocatalyst film and photocatalyst member

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005290369A (en) 2005-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4995428B2 (en) Titanium oxide coating formation method
US8048511B2 (en) Titanium oxide coating agent and titanium oxide film forming method
EP2599545B1 (en) Photocatalyst coated body and photocatalyst coating liquid
JP5301738B2 (en) Surface-treated metal and manufacturing method thereof
MXPA06013795A (en) Multi-layer coatings and related methods.
JP5761346B2 (en) Inorganic hydrophilic coating liquid, hydrophilic coating obtained therefrom and member using the same
JP5874266B2 (en) Photocatalyst coating liquid and photocatalytic thin film obtained therefrom
US20100317512A1 (en) Photocatalytic film, method for forming photocatalytic film and photocatalytic film coated product
JP2002346393A (en) Photocatalyst and method for manufacturing the same
JP4693949B2 (en) Photocatalyst layer forming coating solution, photocatalyst complex, and photocatalyst structure
JP2006192716A (en) Surface-treated metal, its manufacturing method and surface treatment liquid
JPH09328336A (en) Coating film having photocatalyst activity and composition forming the same coating film
WO2020158030A1 (en) Hydrophilic member, lens in which same is used, on-board camera, resin film, and window
JP5915717B2 (en) Room temperature curable highly active photocatalyst coating liquid and photocatalytic thin film obtained therefrom
JP5434778B2 (en) Cage-type silsesquioxane-peroxotitanium composite photocatalyst aqueous coating liquid and coating film for hydrophilic film formation
JP2000014755A (en) Metal plate having photocatalytic function
JP6112975B2 (en) Precoated metal plate with excellent contamination resistance
JP3866147B2 (en) Painted metal plate with excellent processability, concealability and photocatalytic activity, and method for producing the same
JP5434776B2 (en) Photocatalyst coating liquid and coating film
JP6695417B2 (en) Photocatalyst structure and manufacturing method thereof
JP5429043B2 (en) Photocatalyst coating liquid for forming hydrophilic film and hydrophilic photocatalyst film using the same
JP2005336334A (en) Coating composition for forming amorphous titanium oxide composite coating film, coating film produced by using the same and use thereof
WO2012053566A1 (en) Photocatalytic coating solution and photocatalytic thin film produced from same
JPH10277402A (en) Photocatalyst coated body
JP2011068900A (en) Coating composition for forming amorphous titanium oxide composite coating film, coating film produced by using the same and use thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080212

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110315

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110502

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111108

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111124

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120124

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120220

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20120326

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120417

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120510

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150518

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees